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(共39张PPT)
第3章 细胞的基本结构
第3节 细胞核的结构和功能
导入
2017年11月27日,世界上首个体细胞克隆猴“中中”在我国诞生,12月5日第二个体细胞克隆猴“华华”诞生。
科学家将雌性猴子的胎儿的成纤维细胞作为体细胞,构建出了109个早期胚胎,其中79个胚胎在实验室中存活下来,并被转移到21只雌性猴子的子宫里。其中6只代孕猴妈妈怀孕,但最后只有两只顺利出生,这就是“中中”和“华华”。
导入
“中中”和“华华”的性状与供体乙一样,这说明性状主要是由细胞中什么结构决定的
导入
用光学显微镜观察细胞,最容易注意到的一个结构就是细胞核。我们曾经观察过多种多样的细胞,除极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。
导入
真核细胞并不是都有一个细胞核。有的真核细胞没有细胞核,如植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞;有的真核细胞有2个细胞核,如双小核草履虫;有的真核细胞有多个细胞核,如人的骨骼肌细胞中的细胞核可达数百个。
环节一：细胞核的功能
资料1 美西螈核移植实验
墨西哥钝口螈,又名美西螈,俗称六角恐龙,是墨西哥的特有物种。其具有强大的再生能力,不仅能够再生四肢、尾巴、眼睛、皮肤以及肝脏等器官,甚至还可以再生大脑,也因此被科学家们作为重要的模式生物来研究再生的相关难题。
环节一：细胞核的功能
讨论①:美西螈皮肤颜色是由什么物质决定的
讨论②:表皮细胞合成黑色素的过程是由细胞核控制的还是由细胞质控制的
讨论③:根据实验结果,你能得出什么结论 试对该实验作出评价。
讨论④:根据已有实验,设计对照试验。
环节一：细胞核的功能
对照试验
环节一：细胞核的功能
资料2 蝾螈受精卵横缢实验
环节一：细胞核的功能
讨论①:从资料2可以看出细胞核与细胞的分裂、分化有什么关系
讨论②:根据实验结果,你能得出什么结论 试对该实验作出评价。
环节一：细胞核的功能
资料3 变形虫去核及核移植实验
科学家做过这样的实验。将变形虫切成两半,一半有核,一半无核。无核的一半虽然能消化已吞噬的食物,但不能摄取食物,对外界刺激不再发生反应;电镜下可以观察到退化的高尔基体、内质网等。有核的一半情况则大不相同,照样摄食,对刺激仍有反应;失去的伸缩泡可以再生,还能生长和分裂。
如果用显微钩针将有核的一半的细胞核钩出,这一半的行为就会像上述无核的一半一样。如果及时植入另一个同种变形虫的细胞核,各种生命活动又会恢复。
环节一：细胞核的功能
讨论:分析资料3,根据实验结果,你能得出什么结论 试对该实验作出评价。
环节一：细胞核的功能
资料4 伞藻嫁接与核移植实验
伞藻是单细胞生物,由“帽”、柄和假根三部分构成,其中细胞核位于基部。伞藻的再生性很强,即伞帽被切除之后,短时间内就能够生出新的伞帽。
伞藻的“帽”的形态由柄决定还是由假根决定
环节一：细胞核的功能
①伞藻嫁接实验
伞藻的“帽”的形态由假根决定。
假根既有细胞核又有细胞质,伞帽的形态和细胞核有关还是和细胞质有关
环节一：细胞核的功能
②伞藻核移植实验
细胞核控制伞藻的形态。
环节一：细胞核的功能
整理四个实验：
实验名称 结论
美西螈核移植实验 美西螈皮肤颜色的遗传是由细胞核控制的
蝾螈受精卵横缢实验 没有细胞核,细胞就不能分裂、分化
变形虫切割及核移植实验 细胞核在变形虫的分裂、生长、再生、应激性等生命活动中必不可少
伞藻嫁接与核移植实验 伞藻的伞帽形态由细胞核决定
细胞核控制遗传
细胞核控制代谢
细胞核控制着细胞的代谢和遗传,是细胞的控制中心。
环节二：细胞核的结构
环节二：细胞核的结构
1.核膜
(1)结构:双层膜,外膜上附着着许多核糖体,常与内质网相连。核膜不是完全连续的,其上具有核孔。
环节二：细胞核的结构
(2)功能:起屏障作用,把核内物质与细胞质分开;控制离子和小分子物质进出细胞核;核孔是大分子物质进出细胞核的通道。但不是任何大分子物质都可以出入细胞核,核孔对出入细胞核的大分子具有选择性。
(3)代谢旺盛的细胞中,核孔数目较多。
环节二：细胞核的结构
问题①:核膜外层有时附着有核糖体,这说明什么
问题②:大分子物质(RNA和蛋白质)也能通过核孔进出细胞核,是否说明核孔不具有选择性
问题③:物质进出细胞核是否都通过核孔
环节二：细胞核的结构
2.核仁
(1)核仁与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关。
(2)蛋白质合成旺盛的细胞中,核仁体积相对较大。
(3)在细胞分裂周期中,核仁表现出周期性消失和重建。
环节二：细胞核的结构
问题①:在所有的细胞中,核糖体的形成都一定与核仁有关吗
问题②:研究表明,真核生物的核孔数量和核仁大小都是可变的,尝试推测它们的变化和细胞代谢强度之间的关系。
问题③:核仁是不是遗传物质的储存场所
环节二：细胞核的结构
3.染色质和染色体
环节二：细胞核的结构
环节二：细胞核的结构
归纳细胞、细胞核、染色质和DNA之间的关系
环节三：细胞是一个统一的整体
科学现象：
现象1 将草履虫处理为细胞核和去核草履虫两部分,经过一段时间适宜培养后,细胞核死亡,而去核草履虫仍能存活一段时间。
现象2 没有细胞核的真核细胞,既不能生长也不能分裂,如哺乳动物成熟的红细胞,人工去核的细胞一般不能存活太久。
根据现象归纳细胞核和细胞质的关系:
细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的关系,细胞核控制细胞质的代谢和活动,细胞质又为细胞核提供物质和能量。
环节三：细胞是一个统一的整体
归纳：
细胞的各个部分并不是彼此孤立的,而是相互联系、协调一致地构成有机的统一整体。
1.从结构上看
(1)细胞核与细胞质通过核孔可以相互沟通。
(2)内质网广泛地分布在细胞质中,既与核膜相连,又与细胞膜相连,从而将细胞膜、细胞质、细胞核连为一体。
(3)内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可通过囊泡相互转化。
环节三：细胞是一个统一的整体
2.从功能上看
细胞各部分结构的功能虽不相同,但这些结构相互联系、分工合作、协调一致,共同完成各项生命活动。
3.从细胞核与细胞质的关系上看
(1)细胞核不能脱离细胞质而独立生存,这是因为细胞核调控生命活动时所需的物质和能量均由细胞质提供。
(2)无核的细胞质也不能长期生存,这是由细胞核的功能决定的。
(3)细胞核与细胞质是相互依存、不可分割的关系,说明细胞只有保持结构的完整性,才能正常地完成各项生命活动。
环节三：细胞是一个统一的整体
4.从调控上看
细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所,是细胞遗传和代谢的控制中心。核内DNA通过控制蛋白质的合成调控细胞的各项生命活动。
环节四:尝试制作真核细胞的三维结构模型
一、实验目的
学会制作真核细胞结构模型,展示并交流对真核细胞结构和功能的认识。
二、建模要求
1.体验建构模型的过程。先将微观的结构或过程简化,把握其主要特征,再将这些特征形象化、具体化。
2.呈现的真核细胞结构准确,能体现相关结构的主要特征以及它们之间的联系,所模拟的过程符合科学事实。
环节四:尝试制作真核细胞的三维结构模型
三、建模过程
建构一个真核细胞(以动物细胞为例)模型前,应明确的内容有哪些
①明确细胞结构,动物细胞包括细胞膜、细胞核、细胞质及其内的各种细胞器,主要有线粒体、中心体、高尔基体、内质网、核糖体等;
②了解制作方法,在建构模型时,可选用琼脂(或明胶)做细胞质,用各色彩泥(也可选用胶泥、面团)捏制各种细胞器,并固定于琼脂中,即可成为一个动物细胞的模型;
③保证制作的各种细胞器的大小成比例。
环节四:尝试制作真核细胞的三维结构模型
1.选择细胞
小组成员查找并比较几种生物细胞的结构和功能,如小肠上皮细胞、肝细胞、植物叶肉细胞等。选择想要建构的细胞,并归纳其特征。
2.制订方案
讨论模型要表达的基本内容和特色内容(如某个典型的生理过程等),确定制作方案,明确具体分工。
与动物细胞模型相比,如果建构一个高等植物细胞模型,在细胞结构上需要注意什么问题
环节四:尝试制作真核细胞的三维结构模型
3.选择材料
根据小组制作模型的种类(电脑模型、实物模型)和规格等,确定材料用具。
4.建构模型
(1)制作模型前要确定模型的大小、模型内各部分的大小以及它们之间的比例关系。
(2)确定哪些材料适合用于制作模型的哪一部分。
(3)按照分工制作各部分结构,然后组合在一起完成细胞的三维模型。注意细胞与细胞器之间、不同细胞器之间的空间位置关系等。
大多数动植物细胞的平均直径为100 μm,其中线粒体的平均直径为0.5~1.0 μm,平均长度为1.5~3.0 μm;叶绿体的平均直径为2~5 μm,平均长度为5~10 μm;细胞核的平均直径一般为5~10 μm。
环节四:尝试制作真核细胞的三维结构模型
5.展示交流
展示和讲解本小组的模型,从科学性、艺术性等各个方面对其他小组的模型进行评价,根据其他小组的建设性意见修改和完善本小组的模型。
1.科学家用黑白两种美西螈做实验,将黑色美西螈胚胎细胞的细胞核取出来,移植到白色美西螈的去核卵细胞中。植入核的卵细胞发育成为黑色美西螈。下列相关叙述错误的是 ( )
A.该实验能说明美西螈的肤色是由细胞核控制的
B.为使实验结论更加准确,应再增加一组对照实验
C.该实验没说明生命活动离不开细胞结构的完整性
D.白色美西螈的细胞质在肤色形成中也发挥一定作用
课堂练习
D
2.如图是细胞核模式图,①~④表示细胞核的各种结构。下列叙述正确的是 ( )
A.蛋白质、核酸等大分子都可以通过④自由进出细胞核
B.②是核仁,与某种RNA的合成和中心体的形成有关
C.③与细胞膜都是单层膜
D.①与染色体是同种物质在不同时期的两种形态
D
课堂练习
3.如图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验,据此推断错误的是( )
A.RNA首先在细胞核中合成,然后释放到细胞质中
B.细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢
C.若核质分离较长时间后进行移植,则B组细胞质中没有含15N的RNA
D.若A组培养液换用含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验,可得到相同的实验结果
D
课堂练习
4.下列关于“尝试制作真核细胞的三维结构模型”的描述,错误的是 ( )
A.在核膜和细胞膜之间放置内质网
B.用不同的颜色区分不同的细胞结构
C.将叶绿体和线粒体制作成相同的形状
D.核膜用双层膜表示,上面的孔洞表示核孔
课堂练习
C
谢谢！

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